一个950MHz CMOS低噪声放大器的设计

介绍了一个采用0.18μm 1.8V RF CMOS工艺,适合GSM接收器,中心频率为950MHz的低噪声放大器(LNA)的设计过程,并给出了spectreRF的模拟结果.在935～960MHz频带内,LNA功率增益大于16dB,阻抗匹配系数S11小于-18dB,噪声系数(NF)小于2.7dB,IIP3为-3.06dBm,ldB压缩点为-10.955dBm,功耗小于20mW.     

一种用于超宽带接收机的CMOS可变增益低噪声放大器

本文介绍一种符合中国超宽带应用标准的工作频率范围为4.2-4.8 GHz的CMOS可变增益低噪声放大器(LNA)。文章主要描述了LNA宽带输入匹配的设计方法和低噪声性能的实现方式,提出一种3位可编程增益控制电路实现可变增益控制。该设计采用0.13-μm RF CMOS工艺流片,带有ESD引脚的芯片总面积为0.9平方毫米。使用1.2 V直流供电,芯片共消耗18 mA电流。测试结果表明,LNA最小噪声系数为2.3 dB,S(1,1)小于-9 dB,S(2,2)小于-10 dB。最大和最小功率增益分别为28.5 dB和16 dB,共设有4档可变增益,每档幅度为4 dB。同时,输入1 dB压缩点是-10 dBm,输入三阶交调为-2 dBm。     

0.6V CMOS低噪声放大器的设计与优化*

采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计了一个低电压低功耗的低噪声放大器(Locked Nucleic Acid,LNA).分析了在低电压条件下LNA的线性度提高及噪声优化技术.使用Cadence SpectreRF仿真表明,在2.4 GHz的工作频率下,功率增益为19.65 dB,输入回波损耗S11为-12.18 dB,噪声系数NF为1.2 dB,1 dB压缩点为-17.99 dBm,在0.6V的供电电压下,电路的静态功耗为2.7 mW,表明所设计的LNA在低电压低功耗的条件下具有良好的综合性能.     

基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺的1.2 GHz LNA的设计和仿真

针对射频接收机芯片中的低噪声放大器(Low-Noise Amplifier,LNA)电路在工作时要求拥有更小的噪声系数和更好的隔离度等问题,采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺结合共源共栅结构设计了一款低噪声放大器,在导航接收机中主要用来接收GPS L2频段信号和BDS B2频段信号。通过对器件尺寸的计算和选择,使得电路具有良好的噪声性能及线性度。利用Cadence软件中Spectre对所设计的电路进行仿真。得到仿真结果为:LNA在1.8 V电源电压下,功耗为4.28 mW,功率增益为18.51 dB,输入回波损耗为38.67 dB,输出回波损耗为19.21 dB,反向隔离度S_(12)为-46.91 dB,噪声系数(Noise Figure,NF)为0.41 dB,输入1 dB压缩点为-11.70 dBm,输入三阶交调点为-1.50 dBm。     

1GHz 0.5μm CMOS低噪声放大器的设计

从低噪声放大器(LNA)的设计原理出发,提出并设计了一种工作于1GHz的实用LNA.电路采用共源-共栅的单端结构,用HSPICE软件对电路进行分析和优化.模拟过程中选用的器件采用TSMC 0.5μm CMOS工艺实现.模拟结果表明所设计的LNA功耗小于15mW,增益大于10dB,噪声系数为1.87dB,IIP3大于10dBm,输入反射小于-50dB.可用于1GHz频段无线接收机的前端.     

应用于SC-UWB收发机的CMOS射频接收前端电路设计

设计了应用于单载波超宽带（SC-UWB）无线收发机中的CMOS射频接收前端电路. 该前端电路采用直接变频结构,包含一个差分低噪声放大器（LNA）、一个正交混频器和两个中频放大器。其中,LNA采用源级电感负反馈结构.首先给出了该类型LNA中输入匹配带宽关于栅源电容、工作频率及匹配目标值的表达式 然后考虑到栅极片上电感、键合电感及其精度,提出了在增益和功耗约束下的噪声因子优化策略。该LNA利用两级放大级的不同谐振点实现了7.1~8.1GHz频段上的平坦增益,并具有两种增益模式来改善接收机动态范围. 正交混频器采用折叠式双平衡吉尔伯特结构. 该射频前端电路采用TSMC0.18um RF CMOS工艺设计,芯片面积为1.43 mm2. 在高、低增益模式下,测得的最大转换增益分别为42dB和22dB,输入1dB压缩点为-40dBm和-20dBm,S11低于-18dB和-14.5dB,中频3dB带宽大于500MHz. 高增益模式下双边带噪声因子为4.7dB. 整个电路在1.8V供电电压下功耗为65mW。     

一种电流舵结构大范围连续可变增益LNA

设计了一款应用于4G(TD-LTE)的可变增益低噪声放大器(VGLNA)。输入级采用共栅极跨导增强结构,实现了电路的输入阻抗匹配,并且加入共栅极噪声抵消电路,降低了电路的噪声系数;第2级采用改进型电流舵结构,实现了电路的增益大范围连续可变;输出级采用源跟随器,实现了良好的输出阻抗匹配。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,利用安捷伦射频集成电路设计工具ADS2009进行仿真验证。结果表明:在1.88~2.65 GHz频段内,该LNA在2.7~39.3 dB增益范围内连续可变,且输入端口反射系数S₁₁小于－10 dB,输出端口反射系数S₂₂小于－20 dB,最小噪声系数NF为2.6 dB,最大3阶交调点IIP3达到2.7 dBm。     

一种3～5 GHz连续增益可调CMOS超宽带LNA的设计

提出了一种具有大范围连续增益变化的3～5 GHz CMOS可调增益低噪声放大器.采用两级共源共栅电路结构,二阶切比雪夫滤波器作为输入,源跟随器作为输出,在带内获得了良好的输入输出匹配和噪声性能.通过控制第二级的偏置电流,获得了36 dB的连续增益可调,同时也不影响输入输出匹配.该电路基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,在最高增益时,输入和输出反射系数S11和S22分别小于-10.1 dB 和-15 dB,最高增益达到23.8 dB,最小噪声系数仅为1.5 dB,三阶交调截点为-7 dBm,在1.2 V电压下,功耗为6.8 mW;芯片面积0.71 mm2(0.96 mm×0.74 mm).     

L波段0.9 mW CMOS LNA的分析与设计

给出了一种采用Γ型输入匹配网络的源简并共源低噪声放大器电路结构,分析了在低功耗情况下,高频寄生效应对低噪声放大器(LNA)输入阻抗及噪声特性的影响,并采用此结构设计了一款工作于L渡段的低功耗低噪声放大器.采用CMOS 0.18μm工艺,设计了完整的ESD保护电路,并进行了QFN封装.测试结果表明.在1.57 GHz工作频率下,该低噪声放大器的输入回波损耗小于-30 dB,输出回波损耗小于-14 dB,增益为15.5 dB,噪声系数(NF)为2.4 dB,输入三阶交调点(IIP3)约为-8 dBm.当工作电压为1.5 V时,功耗仅为0.9 mW.     

一种低功耗K频段低噪声放大器

基于0.13μm锗硅(SiGe)双极型互补金属氧化物(Bipolar Complementary Metal Oxide Semi-conductor,BiCMOS)工艺,设计制作了一种高增益低功耗K频段低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),通过优化晶体管尺寸及利用硅通孔设计高品质因数射极退化电感,降低了LNA噪声.实测结果表明,在1.6 V偏置条件下,该LNA在20 GHz的噪声系数等于1.94 dB,输入1 dB压缩点等于-29.6 dBm;18～21.3 GHz频率范围内,LNA增益大于23.3 dB,S11和S22均小于-10 dB.包含偏置电路功耗在内,芯片功耗仅21 mW,优于其他同等噪声系数的K频段SiGe BiCMOS LNA.该LNA可应用于卫星通信等K频段低功耗接收机系统.     

一种5.7 GHz CMOS 全集成低噪声放大器的设计

提出并设计了一种可以完全单片集成的5.7 GHz低噪声放大器(LNA)。该电路结构利用MOSFET自身的栅寄生电阻,通过简单的LC网络变换实现输入匹配;并采用跨阻结构,实现输出匹配。该电路采用TSMC 0.35μm CMOS工艺,用ADS模拟软件进行分析与优化。结果表明,设计的低噪声放大器,其增益为11.34 dB,噪声系数为2.2 dB,功耗12 mW,输入反射系数-33dB,线性度-4 dBm。     

1.5-6GHz增益和噪声系数稳定的两级超宽带CMOS低噪声放大器设计与性能模拟

 针对UWB应用设计实现了一个1.5-6GHz的两级CMOS低噪声放大器(LNA). 通过引入共栅(CG)和共源(CS)结构以获得宽范围内的输入匹配,采用电流镜和峰化电感进行电流复用,所提出的LNA实现了非常平坦化的功率增益和噪声系数(NF). 经标准0.18μm CMOS工艺实现后,版图后模拟结果表明在1.5-5GHz频率范围内功率增益(S21)为11.45±0.05dB,在2-6GHz频率范围内噪声系数(NF)为5.15±0.05dB,输入损耗(S11)小于-18dB. 在5GHz时,模拟得到的三阶交调点(IIP3)为-7dBm,1dB压缩点为-5dBm.在1.8V电源电压下,LNA消耗6mA的电流,版图实现面积仅为0.62mm^2.     

4·2GHz CMOS射频前端电路设计

设计并实现了一个工作在4.2 GHz的全集成CMOS射频前端电路,包括可实现单端输入到差分输出变换的低噪声放大器和电流注入型Gilbert有源双平衡混频器.电路采用SMIC 0.18 μm RF工艺.测试结果表明,在1.8 V电源电压下,电路的功率增益可达到26 dB,1 dB压缩点为-27 dBm,电路总功耗 (含Buffer) 为21 mA.     

2～8 GHz超宽带低噪声放大器设计

文中设计并实现一款适用于S波段和C波段(2～8 GHz)的超宽带低噪声放大器(LNA)。该低噪声放大器选用三菱公司InGaAs HEMT晶体管MGF4941AL,采用并联负反馈的三级级联放大结构,有效提高了增益和带内匹配。三级电路均采用电阻自偏压方式实现单电源供电,并且加入了正电延时模块确保晶体管正常工作。测试结果表明,在2～8 GHz频率范围内,输入反射系数S_(11)和输出反射系数S_(22)分别小于-8.5 dB和-7.7 dB,正向增益S_(21)大于21 dB,噪声系数小于3.6 dB。     

0.13微米CMOS双通道超宽带低噪声放大器设计

本文设计了一款超宽带低噪声放大器,并对设计流程进行分析仿真.该低噪放采用双通道结构,有效的输入阻抗匹配、平稳的增益和低噪声等性能可以同时实现.应用ADS工具TSMC 0.13μm CMOS工艺库的仿真结果表明,其最大功率增益为14.2dB,在8GHz频点的IIP3为-4dBm,输入、输出反射系数分别小于-10.2dB和-10.89dB,噪声指数单调下降到1.46dB,并且总功耗和带内最大增益摆幅较低.     

增益可调宽带CMOS低噪声放大器设计

设计了一种应用于超宽带系统中的可变增益宽带低噪声放大器。电路中采用了二阶巴特沃斯滤波器作为输入和输出匹配电路;采用了两级共源共栅结构实现电路的放大,并通过控制第二级的电流,实现了在宽频带范围内增益连续可调;采用了多栅管(MGTR),提高了电路的线性度;设计基于SMIC 0.18μm CMOS工艺。仿真结果显示,在频带3~5 GHz的范围内最高增益17 dB,增益波动小于1.8 dB,输入和输出端口反射系数分别小于-10 dB和-14 dB,噪声系数nf小于3.5 dB,当控制电压Vctrl=1.4 V时,IIP3约为2 dBm,电路功耗为16 mW。     

基于噪声抵消技术的CMOS宽带LNA设计

设计了一种用于1～4GHz射频前端的全集成CMOS宽带低噪声放大器。利用电流复用技术,对典型并联共栅-共源噪声抵消结构进行改进,以缓和噪声、增益及功耗之间的矛盾。采用在输入端引入电容电感并与MOS管寄生电容构成П形网络的方式来改善输入匹配特性。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,LNA噪声系数小于3.24dB,输入反射系数S11小于-8.86dB,增益大于15.6dB,IIP3优于+1.55dBm,在1.8V单电源供电条件下功耗仅为16.2mW。     

采用电流复用拓扑的宽带收发一体多功能电路

基于标准的GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)单片微波集成电路(MMIC)工艺设计并制备了一款宽带收发一体多功能电路芯片.该多功能芯片包含了功率放大器、低噪声放大器和收发开关.放大器采用电流复用拓扑结构实现了低功耗的目标.收发开关采用浮地结构避免了使用负电源.芯片在14～ 24 GHz工作频率的实测结果显示:接收支路噪声系数小于3.0dB,增益大于18 dB,输入及输出电压驻波比(VSWR)均小于2.0,1 dB压缩点输出功率大于0 dBm,直流功耗为60 mW;发射支路增益大于21 dB,输入输出VSWR均小于1.8,1dB压缩点输出功率大于10 dBm,直流功耗为180 mW.芯片尺寸为2 600 μm×1 800 μm.该多功能收发电路的在片测试结果和仿真结果一致,性能达到了设计要求.     

低噪声和高增益CMOS下变频混频器设计

设计并实现了一个用于GPS接收机射频前端的CMOS下变频混频器.基于对有源混频器的噪声机制的物理理解,电路中采用了噪声消除技术,以减少Gilbert型混频器中开关管的闪烁噪声,并引入一个额外的电感与开关对共源节点的寄生电容谐振,改善整个电路的噪声系数和转换增益等关键性能指标.电路采用TSMC 0.25 μm RF CMOS工艺实现,SSB噪声系数为7 dB,电压转换增益为10.4 dB,输入1 dB压缩点为-22 dBm,且输入阻抗匹配良好,输入反射系数为-17.8 dB.全差分电路在2.5 V供电电压下的功耗为10 mW,可满足GPS接收机射频前端对低噪声、高增益的要求.     

低功耗有源UHF-RFID标签芯片

采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种低功耗的超高频有源RFID标签芯片射频接收前端电路.其中,低噪声放大器(LNA)采用共源共栅源极电感负反馈差分结构,下变频混频器(Mixer)采用吉尔伯特(Gilbert)有源双平衡结构.通过整体及模块电路优化,该电路在较低功耗下仍然具有较好性能.仿真结果表明,整个接收端功耗仅为14 mW,与传统射频前端芯片相比,功耗降低53%;整体增益为21.6 dB,噪声系数7.1 dB,三阶输入截止点-18.9 dBm,满足有源UHF-RFID标签芯片低功耗高性能的应用需求.